ความท้าทายในการผลิตสายเคเบิลโคแอกเชียลขนาด 50AWG: ไม่ใช่แค่การผลิตสายเคเบิลให้บางลงเท่านั้น

ในกล้องความละเอียดสูง โทรศัพท์พับได้ กล้องส่องตรวจทางการแพทย์ และกิมบอลโดรน คำว่า "สายเคเบิลโคแอกเชียล 50AWG" กำลังปรากฏขึ้นบ่อยขึ้นเรื่อย ๆ หลายคนอาจคิดว่าความยากของการผลิตสายเคเบิลโคแอกเชียลขนาด 50AWG คือเพียงแค่การผลิตให้สายเคเบิลบางลง — แต่ความเป็นจริงนั้นเป็นเพียงก้าวแรกเท่านั้น ความท้าทายที่แท้จริงคือ การรักษาความสม่ำเสมอของอิมพีแดนซ์ ความสมบูรณ์ของสัญญาณ ความน่าเชื่อถือทางกลไก และอัตราผลผลิตในการผลิตจำนวนมาก ให้อยู่ในสมดุลกัน แม้อยู่ในขนาดที่เล็กมาก

1. สายเคเบิลโคแอกเชียลไมโครขนาด 50AWG คืออะไร และทำไมจึงต้องบางมาก

50AWG หมายถึงขนาดของตัวนำที่มีความละเอียดมาก ตัวนำทองแดงเส้นเดี่ยวมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 0.03 มม. – บางกว่าเส้นผมของมนุษย์มาก เมื่อรวมกับฉนวนที่บางเป็นพิเศษและชั้วาวัสดุป้องกันสัญญาณรบกวนที่มีความละเอียดสูง สายเคเบิลไมโครโคแอกเชียล 50AWG ที่สมบูรณ์มักมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพียงประมาณ 0.15 มม.

มีหลายสถานการณ์การใช้งานทั่วไปที่ทำให้เกิดความต้องการสายโคแอกเชียล 50AWG:

1) อุปกรณ์ทางการแพทย์

กล้องส่องตรวจ (Endoscopes), หัววัดอัลตราซาวด์ และสายสวนเพื่อการรักษาที่ใช้เพียงครั้งเดียว ต้องการเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เล็กมาก ความยืดหยุ่นสูง และความสามารถในการติดตามตำแหน่งได้ดีเยี่ยมภายในร่างกาย

2) การถ่ายภาพและการตรวจจับระดับสูง

โมดูลกล้องความละเอียด 4K/8K, กล้องกิมบอล และระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักร ต้องการช่องสัญญาณความเร็วสูงแบบดิฟเฟอเรนเชียลหลายช่องในพื้นที่จำกัดมาก

3) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่มีขนาดเล็กลง

หน้าจอแบบพับได้ โน้ตบุ๊กที่บางเป็นพิเศษ และชุดหูฟัง AR/VR ต่างมีพื้นที่ภายในที่ถูกบีบอัดอย่างมาก และต้องพึ่งพาสายโคแอกเชียลที่มีความละเอียดสูงในการส่งสัญญาณความถี่สูง

โดยสรุป ผลิตภัณฑ์ที่มีแนวโน้มไปสู่ความ "เล็กลง น้ำหนักเบาลง เบาบางลง และความละเอียดสูงขึ้น" มากเท่าไร ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะใช้สายเคเบิลไมโครโคแอกเชียล 50AWG มากขึ้นเท่านั้น

2. ความท้าทายข้อที่ 1: การประมวลผลตัวนำขนาดเล็กพิเศษและการควบคุมการชุบผิว

อุปสรรคแรกในการผลิตสายโคแอกเชียล 50AWG คือตัวนำ ซึ่งความยากไม่ได้อยู่แค่การ "ดึงให้บาง" เท่านั้น แต่ยังรวมถึง:

1) ความคลาดเคลื่อนของขนาดที่คับแคบมาก

เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำมีขนาดเล็กมากแล้ว ความเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดความผันผวนของความต้านทานขวาง (impedance variation) และการเปลี่ยนแปลงการสูญเสียสัญญาณ (attenuation drift) ได้ จึงจำเป็นต้องควบคุมกระบวนการดึงลวดและการอบอ่อน (annealing) ด้วยความแม่นยำสูง

2) การสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความยืดหยุ่น

• แข็งเกินไป: ยากต่อการถักหรือประกอบ และมีแนวโน้มหักง่ายเมื่อโค้ง

• อ่อนเกินไป: ยืดและเสียรูปทรงได้ง่าย ซึ่งส่งผลต่อความเสถียรของความต้านทานขวางและคุณภาพการบัดกรี

3) ความสม่ำเสมอของการชุบผิว

การประยุกต์ใช้งานที่ความถี่สูงมักใช้ตัวนำที่ชุบเงินเพื่อลดการสูญเสียที่ความถี่สูง ที่ขนาด 50AWG ความหนาของการชุบที่ไม่สม่ำเสมอจะส่งผลโดยตรงต่อค่าพารามิเตอร์ไฟฟ้าที่ไม่เสถียร และทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิต

ด้วยเหตุนี้ สายเคเบิลแบบโคแอกเชียล 50AWG จึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากทั้งต่อผู้จัดจำหน่ายตัวนำและต่อขีดความสามารถในการแปรรูปตัวนำภายใน

3. ความท้าทายข้อที่ 2: การอัดขึ้นรูปฉนวนและการควบคุมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง/ความกลมกลึง

หลายคนคิดว่าภารกิจเสร็จสิ้นแล้วเมื่อสายเคเบิลถูกทำให้บางลงและฉนวนก็ถูกทำให้บางลง แต่สำหรับสายโคแอกเชียล 50AWG ชั้นฉนวนกลับเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความต้านทานขวางและเสถียรภาพ

1) การควบคุมค่าคงที่ของตัวนำไฟฟ้า

โดยทั่วไปจะใช้ฉนวนฟลูออรีนโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีความเสถียร เช่น PFA เพื่อรองรับการส่งสัญญาณความถี่สูง

2) ความหนาของฉนวนและการควบคุมความกลมกลึง

สำหรับโครงสร้างที่มีค่าความต้านทาน 50 โอห์ม ความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตระหว่างตัวนำและฉนวนมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก หากความกลมศูนย์กลางเบี่ยงเบนจากข้อกำหนดเพียงเล็กน้อย ค่าความต้านทานขวางที่เกิดขึ้นตลอดม้วนสายอาจเกินช่วงที่ออกแบบไว้

3) ความสม่ำเสมอของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกฉนวน

ตัวอย่างเช่น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกฉนวนมีขนาด 0.08 มม. มักจะควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนไว้ที่ ±0.003 มม. หรือแม้แต่แคบกว่านั้น สายการอัดรีดจึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางแบบต่อเนื่อง มีการทดสอบรอยรั่วของฉนวน (spark testing) และตรวจสอบข้อบกพร่องบนพื้นผิว

นี่คือเหตุผลที่ลูกค้าจำนวนมากพบว่า ถึงแม้ผู้ผลิตต่างๆ จะระบุว่าเป็น "สายโคแอกเซียลไมโคร 50AWG" เหมือนกัน แต่ค่าความสม่ำเสมอของความต้านทานขวางและประสิทธิภาพการลดทอนสัญญาณอาจแตกต่างกันอย่างมากเมื่อทำการทดสอบจริง

4. ความท้าทายข้อที่ 3: การป้องกันสัญญาณรบกวนและความสามารถในการป้องกัน EMI ระดับสูงสุด

สายโคแอกเซียล 50AWG โดยทั่วไปจะใช้ร่วมกับลวดป้องกันสัญญาณขนาดเล็กมากที่ประมาณ 0.018 มม. เพื่อสร้างเป็นชั้นป้องกันแบบพันหุ้ม

ความท้าทายหลักๆ ได้แก่:

1) ความหนาแน่นและการครอบคลุมของชั้นป้องกันสัญญาณ

เนื่องจากทั้งแกนสายและลวดชีลด์มีความละเอียดมาก การควบคุมแรงตึงที่ไม่ดีจะทำให้เกิดการพันไม่สม่ำเสมอ ช่องว่าง และประสิทธิภาพการป้องกันที่ไม่เสถียร ซึ่งส่งผลโดยตรงให้ประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ของสายเคเบิลลดลง

เส้นทางสัญญาณความเร็วสูงและแอปพลิเคชันทางการแพทย์หลายประเภทต้องการประสิทธิภาพการป้องกันที่สูง ซึ่งทำให้กระบวนการผลิตอยู่ในขีดจำกัด

2) ข้อแลกเปลี่ยนระหว่างการป้องกันและระดับความยืดหยุ่น

• หากพันชีลด์แน่นเกินไป ความยืดหยุ่นของสายเคเบิลจะลดลง และอายุการใช้งานภายใต้การโค้งงอซ้ำๆ จะสั้นลง

• หากชีลด์หลวมเกินไป ประสิทธิภาพการป้องกันจะลดลง และสายเคเบิลจะไวต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอกมากขึ้น

3) การออกแบบเพื่อลดแรงเครียดและบริเวณที่โค้งงอ

ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ จำเป็นต้องมีโครงสร้างสำหรับลดแรงเครียดที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มสมรรถนะทางกล โดยหากไม่มีการออกแบบเพื่อลดแรงเครียดที่ดี การโค้งซ้ำๆ ใกล้ปลายขั้วต่ออาจทำให้เกิดการขาดของตัวนำที่จุดบัดกรีหรือใกล้เคียงนั้นได้ง่าย

5. ความท้าทายข้อที่ 4: การตรวจสอบและควบคุมคุณภาพ – การผลิตจำนวนมากทำได้ยากกว่าการต้นแบบ

การผลิตต้นแบบสำเร็จไม่ได้หมายความว่าจะประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมาก

อุปสรรคสำคัญสำหรับสายเคเบิลโคแอกเซียล 50AWG ในการผลิตจำนวนมาก ได้แก่:

1) กลยุทธ์การทดสอบความต้านทานขวางและแรงสูญเสีย

โดยทั่วไป แอปพลิเคชันความถี่สูงจำเป็นต้องควบคุมความต้านทานขวาง แรงสูญเสีย และการสะท้อนกลับอย่างเข้มงวด ขึ้นอยู่กับการใช้งาน อาจต้องมีการตรวจสอบทั้งหมดหรือแผนการสุ่มตัวอย่างที่มีประสิทธิภาพ

2) การทดสอบความน่าเชื่อถือด้านการดัด/การบิด/แรงดึง

ในงานด้านการแพทย์และการใช้งานกิมบอล อาจต้องการการทดสอบความยืดหยุ่นหลายหมื่น หรือแม้แต่หลายแสนรอบ

3) ความสม่ำเสมอของวัสดุระหว่างชุดการผลิต

เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงล็อตของตัวนำ ล็อตเรซินฉนวน หรือล็อตสายถักป้องกัน สิ่งจำเป็นคือต้องตรวจสอบพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและกลศาสตร์หลักอีกครั้งเพื่อให้มั่นใจในความสม่ำเสมอ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความยากจริงๆ ของสายเคเบิลโคแอกเซียล 50AWG คือ "สามารถผลิตสินค้าคุณภาพสูงชนิดเดียวกันได้อย่างต่อเนื่องและเสถียรตลอดเวลา" ไม่ใช่เพียงแค่ผลิตม้วนที่ดีออกมาได้บางครั้งเท่านั้น

6. วิธีเลือกผู้จัดจำหน่ายสายเคเบิลโคแอกเซียล 50AWG ที่เหมาะสม?

จากมุมมองด้านวิศวกรรมและการจัดหา เมื่อเลือกผู้ผลิตสายโคแอกเซียลไมโครขนาด 50AWG คุณสามารถพิจารณาประเด็นต่อไปนี้:

1) พวกเขามีประสบการณ์ที่พิสูจน์แล้วในการใช้งานขนาด AWG ที่มีความละเอียดสูงมาก (48–50AWG) ในโครงการจริงหรือไม่?

2) พวกเขาสามารถจัดหาโซลูชันสายประกอบแบบครบวงจร แทนที่จะขายเพียงสายเคเบิลแบบม้วนใหญ่เท่านั้นหรือไม่?

3) พวกเขาสามารถรองรับการปรับแต่งค่าความต้านทานขวาง (50Ω / 75Ω), เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD), จำนวนแกนนำสัญญาณ และโครงสร้างการป้องกันสัญญาณรบกวนได้หรือไม่?

4) พวกเขามีขีดความสามารถในการทดสอบที่จำเป็น เช่น TDR, การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ vector network analysis, การทดสอบความทนทานต่อการโค้งงอ (bend-life testing) ฯลฯ หรือไม่?

5) พวกเขาเข้าใจข้อกำหนดเฉพาะและรูปแบบการรับรองในอุตสาหกรรมเฉพาะ เช่น อุตสาหกรรมการแพทย์, UAV, โมดูลกล้อง และอุตสาหกรรมที่คล้ายกันหรือไม่?

สรุป: เหตุใด 50AWG จึงถือว่า "ละเอียดอ่อนกว่า ไวต่อการใช้งานมากกว่า และเปราะบางกว่า"

ดังนั้น ตั้งแต่ขั้นตอนการดึงลวดตัวนำ การฉีดเคลือบฉนวน การพันเกราะป้องกันแบบละเอียดพิเศษ ไปจนถึงการต่อสายและตรวจสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ทุกขั้นตอนการผลิตสายเคเบิลโคแอกเซียลขนาด 50AWG จึงมีความ "ละเอียดอ่อน อ่อนไหว และเปราะบาง" มากกว่าโครงสร้างสายเคเบิลทั่วไปอย่างชัดเจน แม้เพียงความผันผวนของกระบวนการผลิตที่เล็กที่สุด ก็อาจถูกขยายให้กลายเป็นการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานเชิงลักษณะ (impedance drift) หรือการลดทอนสัญญาณที่ผิดปกติได้

Hotten Cable ได้พัฒนาศักยภาพในการออกแบบและผลิตสายเคเบิลโคแอกเซียลขนาด 50AWG จนมีความพร้อมในระดับสูงแล้ว ขณะนี้การผลิตตัวอย่างมีความเสถียร และเรากำลังดำเนินการปรับปรุงควบคุมกระบวนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์อย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตในปริมาณมากในอนาคต และช่วยให้ลูกค้าสามารถนำไปใช้งานสายเคเบิลโคแอกเซียล 50AWG ได้อย่างมั่นใจในแอปพลิเคชันระดับสูง เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบถ่ายภาพสำหรับโดรน (UAV imaging systems) และโมดูลกล้อง